JPS60101252A - スタ−リング機関 - Google Patents

スタ−リング機関

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JPS60101252A
JPS60101252A JP15426384A JP15426384A JPS60101252A JP S60101252 A JPS60101252 A JP S60101252A JP 15426384 A JP15426384 A JP 15426384A JP 15426384 A JP15426384 A JP 15426384A JP S60101252 A JPS60101252 A JP S60101252A
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piston
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wall
engine
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野間口 有
Michio Fujiwara
通雄 藤原
Yoshio Kazumoto
数本 芳男
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Mitsubishi Electric Corp
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053Component parts or details
    • F02G1/0535Seals or sealing arrangements
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G2243/04Crank-connecting-rod drives
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は密閉した作業気体に熱エネルギーを与えてス
ターリングサイクルを行なわせて仕事を得る外燃エンジ
ンとしてのスターリング機関の改良に関するものである
〔従来技術〕
この種機関は従来からよく知られているが、最近、その
理論熱効率の高さ、無公害性、省資源の面からとみに注
目を集めている。
しかしながら、この機関に関する特許として特願昭52
−66805や実開昭52−80587に見られる様に
、高温側形成部材特に熱交換器類の構成において、構成
が簡単で、熱応力等の発生も極力小さなものが、機関の
実用化において重大な事や、高温側形成部材から低温側
形成部材への熱伝導による熱損失を軽減化し、機関の熱
効率の向tを計る工夫が必要な事がよく判る。特に再生
器での熱伝導損失も機関の熱効率の低下をもたらす重要
なものである。
以との様にこの機関の実用化における問題点は種々ある
が、今だにこれといった手法、構成が開発されるに至っ
ていない。
〔発明の概要〕
この発明は、これら諸点)こかんがみてなされたもので
、機関の高温側形成部材の構成が簡単で、しかも発生す
る熱応力が小さいスターリング機関を提供するものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下第1図〜第5図に示すこの発明の一実施例について
詳細に説明する。第1図において(1)は耐熱性金属で
作られ一端が閉じられた同筒形状の第1シリンダである
。(la)はL部に設けられた加熱装置に)から供給さ
れる加熱媒体(ここでは燃焼ガスをいう1.)より第1
シリンダ(1)の外壁部の胴の長手方向円周とに複数個
突設され、かつ第1シリンダ(1)に作用する熱応力軽
減のために長手方向1こ複数偕の切欠部と長手方向の第
1シリンダ(1)の壁温をほぼ一定となる様に熱交換負
荷率L1 (Kcal /hr、m)を加熱装置(ハ)
に近い側から下流に向って、一定にするために伝熱面積
を小から大にした吸熱フィンで、(1b)は加熱媒体か
ら第1シリンダ(1)に与えられた熱エネルギーをシリ
ンダ内で流動する作業気体1こ放熱するために、第1シ
リンダ(1)の内壁側の胴の長手方向円周とに複数個突
設された放熱フィンで第1シリンダ+1)に作用する熱
応力軽減のために長手方向に複数個の切欠部を有した形
状である。第2図に第1図のIA−IA断面を矢側から
みたシリンダ平断面図、第8図に第2図中のIB−IB
縦断面を矢側からみたシリンダ縦断面図を示し、を記第
1シリンダ(1)、吸熱フィン(1a)、放熱フィンQ
b)の構成を示した。(IC)は第1シリンダ(1)に
設けられた、つば状のシリンダフランジである。(5)
は熱伝導率の極めて良好な銅系、アルミ系の金属で円筒
形状に作られ、内壁部はメッキ等によって耐腐食、耐摩
耗処理が施こされた第2レリンダである。(5a)はシ
リンダ内部の作業気体を冷却するために、第2シリンダ
(5)の胴長手方向円周虹に複数個突設された第2冷却
フインである。
(5b)は第2冷却フイン(5a)によって作業気体か
ら吸熱した熱量を冷却媒体(ここでは水)に伝える為に
冷却媒体の流れをフィン全面にわたって均一化する流動
水孔(5C)が複数個あけられた円環板形状で第2シリ
ンダ(5)の長手方向に所定の隙間を有して複数枚固着
された第1冷却フインである。(6)は第2シリンダ(
5)を所定の位置に固定するためのハウジングで少なく
とも第2シリンダ(5)より熱伝導率の悪い金属でつく
られている。このハウジング(6)は本実施例において
は、冷却媒体の容器となる冷却水ジャケットを兼ねてお
り、(6a)、 (6b)は冷却水入口孔及び出口孔で
ある。又、第1シリンダ(1)と第2シリンダ(6)は
図から判る様に、円筒面での固定シール方式によって、
0リング等の弾性を有した気密装置C4):こよってシ
リンダ内の気密を保つ構成で、本実施例では第1シリン
ダ(1)側は単1こ円tj@面、第2シリンダ(5)側
には円筒軸大面に気密装ドア(4)用の溝をもつ構成で
、@1シリンダ(1)と第2シリンダ(5)の軸径は第
2シリンダ(5)〉第1シリンダ(1)の要件及び、両
軸の径差を第1シリンダ(1)の熱応力による変形堆以
りとした。(2)は第1シリンダ(1)と第2シリンダ
(5)を所定の位置、言かえれば第1シリンダ(1)と
/”tウジング(6)を所定の位置関係に保つ為の熱伝
導率の悪い金属で作られた遊動フランジで、この遊動フ
ランジ(2)と冷却水ジャク°ツl−(G!はR定用ボ
ルト(3)によって完全Iこ固定し、il:動フランジ
(2)と第1シリンダ(1)は所定の隙間、即ち第1シ
リンダ(1)の熱応力による第1シリンダフランジ(I
C)部の変形昆以tの隙間を有する半固定とする。この
構成によると機関運転時は第1シリンダフランジ(10
) h面部と遊動フランジ(2)、冷却水ジャケット(
6)の間でほぼ固定された機関の構成となるが、第1シ
リンダ(1)の熱応力Iこよる変形量を遊動フランジ(
2)又は冷却水ジャケット(6)で拘束しないので、第
1シリンダ(1)の耐久性の向虹が可能となる。
(7)は第1シリンダ(1)、第2シリンダ(5)内を
高温の動作空間(イ)と低温の動作空間(ハ)に仕切り
、両動作空間の容器を変えつる様に往復動作可能な第1
ピストンである。(7a)は円筒中空構造で耐熱金属で
作られ、胴部は第1シリンダ(1)の放熱フィン(1b
)と所定の熱交換可能な胴長さを壱する第1ピストンヘ
ッド部であるo (’rb)は第2シリンダ(5)の吸
熱フィン(5a)と所定の熱交換流路を有する外径及び
、所定の熱交換胴長さを有した円筒中空構造で、胴のL
部側から自己潤滑性材料で作られた円環状の第1摺動p
+(11)、気密体obを有し、その下部に複数個の流
通孔Q4)を有し、さらにL記必要熱交換胴長さをへて
最下部に、自己潤滑性材料で作られた複数個の突設して
なる摺動面と、はぼ第1ピストン(7)の外径と等しく
削シ込まれた溝からなる複数個の作業気体流路を有する
円環状の第2摺動体(J2が装着されたアルミ等の軽合
金、熱伝導率の良好な金属で作られtこ第1ピストン摺
動部である。
(7c)は円筒中空形状の再生器室にステンレス、マン
ガニン等で作られた金網又はスチールウール等の充顛物
が充顛さnた再生四部で、F部の円周りにあけられた複
数個の流通孔03を有し、シリンダ円作業気体は第1ピ
ストン(7)の往復動作にともない第1ピヌトンヘツド
部(7a)の熱交換流路、流通孔a葎、再生器室(7C
)内、流通孔Q4、第1ピストン摺動部(7b)部の熱
交換流路で構成された流路を経て、高温の動作空間から
低温の動作空間へ、あるいは低温の動作空間から高温の
動作空間へと流動可能Iこ構成して、機関外への再生器
部からの熱伝導損失を札んど零となしつる。第1ピスト
ン(7)の往復動作は、此凱a構ψ)と第1ピストンロ
ツドa1とαlピストン(7)の連結を、送気ピストン
ロッドaFjのたわみ等によって生じる送気ピストンロ
ッド四の中心軸の変位n及び軸の傾向き雇、を自在に調
節し得る自在継手装置叫によって行なうので、第1ピス
トン(7)が第2シリンダ(5)、第1シリンダ(1)
に対して側圧等を生じる購なく、滑らかIζ往復動作可
能で、摺動体−,112や気密体αυiこ偏摩耗等が生
ずる事なく安定した性能、及び摺動部の摺動損失の低減
か長期にイ)たり得らrしる。
(へ)は動力ビストンたる篤2ピストン、四は第2ピス
トン翰の摺動と気密を目的としrこ気路摺動体である。
CAは送気ピストンロッドOQの摺動と気密を目的とし
だロッドパツキンである。(ハ)は第2ピストン(7)
の下部側の空間、バッファ室で、非運転時はシリンダ内
と同じレベルの圧力の作業気体が密閉され1こ室である
。一点鎖線で示したぐυは、この機関のサイクルを成立
させる為の駆動機構である。(財)は第2ピストン囮と
第1ピストン(7)の往復運動を第2ピストン輪が所疋
の遅れ位相で動作させる様な機構、を持つ装−である。
(至)は燃焼筒、轍は燃焼室、(ハ)は第1シリンダ(
υの外壁頭部近ぼうに加熱装置(ハ)からの加熱媒体(
燃料と燃焼用空気)の混合、分配を計るための混合板で
、こ才lによって第1シリンダ(1)頭部は加熱媒体に
直接さらされる事がなく、空気孔−、空気孔(29a)
の開孔割合の選択によって第1シリンダ(1)の壁温を
ほぼ均一にすることが可能となる。勾は第1シリンダ(
1)加熱後の加熱媒体の排気孔である。なお第4図に第
1図のIVC−IVC断面を欠測からみた平断面図を示
し、第5図に摺動体■の構造を示す。これらの図1ζお
いて第1図と同一符号は同一または相当部分を示すので
その説明を省略する。
以tのように構成された本実施例では、シリンダ内に作
業気体を密閉可能で、第1シリンダ(1)を加、熱装置
により加熱し、第2シリンダ(5)を冷却水−こよって
冷却すると同時に駆動機構3Xlを何らかの始動手段に
よって始動する事によって、機関のサイクルが成立し、
熱エネルギーから仕事を得るスターリング機関となる事
はもちろり1次の様な多大な効果が勘待できる。即ち第
1シリンダの温度分布がほぼ均一となり、シリンダを構
成する材料の煽択が容おになる。又、材料の強度に有害
な影餘を与えにくい。またシリンダ胴その他に発生する
熱応力が極めて小さくなり月料の熱応力疲労による寿命
の低下を極力防げる。さらに第1シリンダから第2シリ
ンダへの(高温側形成物から低温側形が5物への)熱伝
導損失が殆んど無視できる程度となる。さら蚤こまだ再
生悪を構成する器壁がシリンダ内にあるので再生器部の
壁から414関外への導熱損失が鍛視できる村に減、少
さrl、かっゲ1ピストンの肝・作がスムーズで、これ
に装着さイ1ている自己潤滑性の寿命が向F−シ、又摺
動槻械掻失の低1戦が出来る。
なおJ:記実施例では冷却媒体:こ水、加熱媒体に燃焼
ガスを用いたが、水のかわりに空気等、燃焼ガスのかわ
りに、太陽熱その他の熱媒であってもよい事は目及する
までもない。
〔発明の効果7・ 以上のようにこの発明によりばシリンダ胴等に発生する
熱応力が靴めて小さくなるので、材料の熱応力疲労によ
る寿命の低下が防出され耐久性が向tする等の効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
@1図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第2図は
第1図のmA −IA断面図、第8図は第2図のI B
 −i B 断面図、第4図は第1図のIVC−IVC
断面図、第5図は摺動体の断面図及び正面1である。 図において、(1)は第1のシリンダ、(5)は第2の
シリンダ、翰は混合板である。 なお図中向−石1@は回−または相当部分を示すものと
1゛る。 代理人 大岩増雄 第1図 第2図 ff′;41項

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃焼ガスによりシリンダ内1こ密閉された作業気体を加
    熱するようにしたスターリング機関において、を記燃焼
    ガスIこ空気を混合する混合板をL記シリンダの外壁の
    近傍に設け、L記シリンダの壁温が均一化するよ卸こし
    たことを特徴とするスターリング機関。
JP15426384A 1984-07-23 1984-07-23 スタ−リング機関 Granted JPS60101252A (ja)

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JP15426384A JPS60101252A (ja) 1984-07-23 1984-07-23 スタ−リング機関

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JP17778480A Division JPS6042346B2 (ja) 1980-12-15 1980-12-15 スタ−リング機関

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JPS60101252A true JPS60101252A (ja) 1985-06-05
JPS618264B2 JPS618264B2 (ja) 1986-03-13

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609542A (en) * 1995-08-18 1997-03-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Planetary gear speed reducer and machining method for planetary gear supporting pin for the same
US5649879A (en) * 1995-08-18 1997-07-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Planetary gear reduction mechanism
US20170045018A1 (en) * 2014-04-18 2017-02-16 Hidemi Kurita Stirling engine

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